地質科學系沈川洲副教授研究團隊發表不同於達爾文演化觀的最新微生物演化研究

「失落城市」計畫–重現地球生命初期生物演化史..

臺灣大學地質科學系沈川洲副教授與西雅圖華盛頓大學海洋所黛比·凱莉(Debbie Kelley)教授等研究團隊，1月11日在國際著名的「美國國家科學院院刊」《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》中，發表不同於達爾文演化觀的最新微生物演化研究成果。這是科學上，第一次利用尖端鈾釷定年(U-Th dating)技術及基因序列分析(genomic analysis)重建過去1200年來，位於北大西洋800公尺深的海底「失落城市」(Lost City) 稀有生物圈(rare biosphere)的詳細演化過程。

「失落城市」位於北緯30度附近的北大西洋海底。其巨型碳酸鹽柱狀白煙囪(carbonate chimneys)熱泉系統與地球早期，由無機礦物與海水反應形成的溫泉系統相似；無疑地，該地區的各種微生物繁衍過程，提供了地球生命起源及初期生命演化模式的重要線索。研究結果發現，失落城市微生物群集間僅因外在環境改變而產生的相對豐度變化，卻不影響其多樣性的生物生存策略，不但第一次直接證實不同於達爾文演化觀的稀有生物圈理論(Rare Biosphere Model)，而且很可能直接描述地球幾十億年前早期生命的演化模式。

本研究的最大瓶頸，也是科學界研究微生物演化最難克服的問題，就是如何準確知道菌種年齡。團隊花了五年時間了解從前一無所知的失落城市熱泉鈾系同位素核種及其變化原理，發展出適合該系統的精確可靠鈾釷定年方法。在生物薄膜邊仔細挑選數個毫克碳酸鹽標本，量測其鈾釷同位素的相對含量，便可以推得菌種的生存年代。基於這個重大定年方法上的突破，失落城市的微生物群集，千年的生存模式才得以忠實呈現。不僅是地球及生命科學領域的重大突破，對於探索生命起源的研究上，更是向前躍進一大步。